瘤胃微生物发酵特性与降解效率两大影响因素——结果
2 结 果
2.1 SSA和ST对NDF体外发酵总产气量和产气参数的影响
NDF比表面积和发酵液ST对体外发酵总产气量的影响如图1所示,在发酵36 h之前,总产气量迅速增加,36 h后产气量增加比较平稳。NDF不同SSA处理间总产气量差异不显著。发酵液ST对瘤胃体外发酵总产气量无显著性影响。但在发酵前期(0~12 h)时,产气量随ST的降低而升高,在发酵中后期(24~72 h)时,发酵液ST较低时,NDF总产气量反而较高。
图1 不同底物SSA和发酵液ST对NDF体外发酵总产气量的影响
NDF的SSA和发酵液ST对NDF体外发酵产气参数的影响如表1所示。NDF比表面积和发酵液ST对产气参数均有显著影响。SSA1 (122 mL)处理NDF的快速可降解部分(A,表1)产气量极显著(P<0.001)高于SSA2 (112 mL)和SSA3 (114 mL),但后两者间的快速可降解部分产气量无显著差异(P>0.05);当NDF的SSA由3.27 m²·g⁻¹增加到4.44 m²·g⁻¹时,NDF慢速可降解部分产气量由17.23 mL增加(P<0.001)到25.70 mL;SSA2 (0.0225 /h)处理NDF的降解速率(B,表1)显著高于(P<0.01) SSA3处理的降解速率;NDF的SSA对慢速可降解部分的降解速率无显著影响(P>0.05);在产气延滞时间参数上,SSA3处理的延滞时间显著(P<0.05)低于SSA1,极显著(P<0.01)低于SSA2处理的延滞时间,后二者间无显著差异(P>0.05)。
|
处理 Treatment |
比表面积 SSA/ (m²·g⁻¹) |
表面张力 ST/ (mN·m⁻¹) |
快速降解部分 Fast degradable fraction |
慢速降解部分 Slow degradable fraction |
延滞时间 Lag time/ h |
||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 产气量 A/ mL | 速率 B/ (h⁻¹) | 产气量 D/ mL | 速率 E/ (h⁻¹) | ||||
| SSA1 | 3.27 | 54 | 140a | 0.0222 | 17.23c | 0.0012 | 6.4a |
| 46 | 113b | 0.0212 | 20.14b | 0.0015 | 5.8ab | ||
| 43 | 105b | 0.0212 | 23.56a | 0.0018 | 5.5b | ||
| 36 | 124ab | 0.0222 | 19.87b | 0.0021 | 5.3b | ||
| SSA2 | 3.73 | 54 | 137a | 0.0237 | 20.33bc | 0.0015 | 6.5a |
| 46 | 106b | 0.0215 | 24.12a | 0.0018 | 5.9b | ||
| 43 | 127a | 0.0223 | 22.87ab | 0.0017 | 5.6c | ||
| 36 | 123ab | 0.0215 | 23.45a | 0.0020 | 5.2c | ||
| SSA3 | 4.44 | 54 | 116b | 0.0223 | 25.70a | 0.0016 | 5.1c |
| 46 | 126ab | 0.0203 | 24.33a | 0.0019 | 4.8d | ||
| 43 | 106b | 0.0215 | 25.14a | 0.0021 | 4.5d | ||
| 36 | 123ab | 0.0203 | 24.89a | 0.0023 | 4.3d | ||
| SEM | 2.50 | 0.00028 | 0.829 | 0.00010 | 0.15 | ||
| P值 P value | |||||||
| SSA | 0.001 | 0.01 | 0.001 | NS | 0.001 | ||
| ST | 0.001 | 0.001 | 0.001 | 0.001 | 0.001 | ||
| SSA×ST | 0.01 | 0.01 | 0.01 | 0.01 | NS | ||
表1 NDF的SSA和发酵液ST对体外产气参数的影响
注:SEM表示最小二乘均值的标准误差;同列数据肩标不同字母表示差异显著(P<0.05)。
发酵液ST对发酵参数有显著影响。ST1 (127 mL)和ST2 (122 mL)处理组的NDF快速可降解部分产气量(A)极显著(P<0.001)高于ST3 (107 mL)和ST4 (109 mL)处理组的产气量。ST3组NDF慢速发酵部分产气量(D)极显著(P<0.001)高于ST1、ST2和ST4,ST2和ST4组极显著(P<0.001)高于ST1组;在降解速率上,发酵液ST降低至36 mN·m⁻¹时,可极显著地(P<0.001)提高NDF慢速降解部分的降解速率(E);ST1和ST2处理的产气延滞时间(C)极显著(P<0.001)高于ST3和ST4处理。NDF的SSA和发酵液ST对不同发酵部分产气量(P<0.01)及降解速率(P<0.01)都有显著的互作影响。
2.2 SSA与ST对NDF体外发酵NDF消失率的影响
NDF的SSA与发酵液ST对NDF体外发酵NDF消失率的影响如图2所示。各处理组NDF消失率随发酵时间的延长而增加,在发酵前期(0~12 h)增加最快,发酵中后期增加较为平缓。当NDF的SSA由3.27 m²·g⁻¹增加到4.44 m²·g⁻¹时,发酵终点的NDF消失率由21.4%显著升高到27.3% (P<0.001),SSA2处理组(24.7%)显著高于SSA1组(P<0.001)。同时,发酵液ST也能显著影响NDF的消失率,其中ST2组消失率最高(27.8%),显著(P<0.001)高于ST1和ST4组(分别为20.6%和23.3%),但与ST3处理间无显著(P>0.05)差异,ST3组显著高于(P<0.001) ST4组。比表面积与发酵液ST对NDF消失率有极显著(P<0.001)的互作影响,在高SSA下,适当降低发酵液ST可提高NDF消失率,但在低SSA下,降低发酵液ST则会降低NDF的消失率。当发酵液ST低于43 mN·m⁻¹时,不同SSA下NDF消失率均迅速下降。
图2 底物SSA与发酵液ST对体外发酵NDF消失率的影响
2.3 SSA和ST对NDF体外发酵液pH的影响
NDF的SSA和发酵液ST对NDF体外发酵液pH的影响如图3所示。各处理组NDF体外发酵液pH在5.90~6.85之间,且各处理组发酵液pH随发酵时间延长而下降,在12~36 h下降较快,而36 h之后则下降趋缓。不同ST下,发酵液pH也随发酵时间的延长而下降,但当发酵液ST为36 mN·m⁻¹时,发酵液pH下降的幅度小于其他处理组。
图3 不同底物SSA和发酵液ST对NDF体外发酵液pH的影响
由表2可知,NDF的SSA及发酵液ST对各发酵时间点平均pH有显著(P<0.05)影响。SSA3组发酵液pH显著低于(P<0.05) SSA1 (6.50)和SSA2 (6.50)组,后两者间无显著差异。当发酵液ST从54 mN·m⁻¹下降到36 mN·m⁻¹时,pH从6.42上升(P<0.001)到6.67。ST1与ST2、ST3组间无显著差异,但极显著(P<0.001)低于ST4组,ST2和ST3组极显著低于(P<0.001) ST4组。NDF的SSA及发酵液ST对各发酵时间点pH有极显著(P<0.001)的互作影响。当SSA为4.44 m²·g⁻¹时,发酵液pH由54 mN·m⁻¹时的6.46降低到46 mN·m⁻¹时的6.34,然后又随ST的下降而增加,当ST下降到43 mN·m⁻¹以下时,pH快速上升。而当SSA为3.73和3.27 m²·g⁻¹时,发酵液pH值随ST下降而缓慢增加,当ST下降到43 mN·m⁻¹以下时,pH快速上升。
2.4 SSA与ST对NDF体外发酵NH₃-N浓度的影响
NDF的SSA与发酵液ST对NDF体外发酵NH₃-N浓度的影响如图4和表2所示。各处理发酵液中NH₃-N浓度随发酵时间的延长而逐渐升高。SSA1处理发酵液中NH₃-N浓度(48.2 mg·dL⁻¹)极显著高于(P<0.001) SSA2 (42.1 mg·dL⁻¹)和SSA3 (41.0 mg·dL⁻¹)处理,而SSA2和SSA3间无显著差异(P>0.05)。不同发酵液ST条件下,发酵液中NH₃-N浓度差异极显著(P<0.001):ST4组NH₃-N浓度(46.0 mg·dL⁻¹)极显著高于(P<0.001) ST1和ST2组的NH₃-N浓度(分别为41.6和43.3 mg·dL⁻¹),ST1与ST2,ST2与ST3,ST3与ST4组两两间无显著差异(P>0.05)。同时发酵液ST与NDF的SSA对NH₃-N浓度无明显互作影响。
图4 不同底物SSA和发酵液ST对NDF体外发酵液中NH₃-N浓度的影响
表2 底物SSA和发酵液ST对瘤胃NDF体外发酵中pH、NH₃-N浓度和底物消失率的影响
| 处理 Treatment | 比表面积 SSA/ (m²·g⁻¹) | 表面张力 ST/ (mN·m⁻¹) | pH | NH₃-N浓度 NH₃-N concentration/ (mg·dL⁻¹) | NDF消失率 NDF disappearance rate/ % |
|---|---|---|---|---|---|
| SSA1 | 3.27 | 54 | 6.45bc | 41.2c | 20.5e |
| 46 | 6.48b | 43.5b | 22.1d | ||
| 43 | 6.52ab | 45.8ab | 21.8d | ||
| 36 | 6.68a | 46.5a | 21.2de | ||
| SSA2 | 3.73 | 54 | 6.43c | 40.8c | 23.8c |
| 46 | 6.46bc | 42.3bc | 25.4b | ||
| 43 | 6.49b | 43.1b | 25.1b | ||
| 36 | 6.65a | 45.2ab | 24.5bc | ||
| SSA3 | 4.44 | 54 | 6.38d | 39.8c | 26.3b |
| 46 | 6.34d | 41.2c | 28.5a | ||
| 43 | 6.42c | 42.5bc | 27.9a | ||
| 36 | 6.68a | 46.3a | 26.5b | ||
| SEM | 0.02 | 0.56 | 0.31 | ||
| P值 P value | |||||
| SSA | 0.001 | 0.001 | 0.001 | ||
| ST | 0.001 | 0.001 | 0.001 | ||
| SSA×ST | 0.001 | NS | 0.001 | ||
注:SEM表示最小二乘均值的标准误差;同列数据肩标不同字母表示差异显著(P<0.05)。
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